JP5470659B2 - タップホルダー - Google Patents

Description

本発明は、タップホルダーに係り、より詳しくは、弾性体による軸方向の微小伸縮を有するタップホルダーに関する。

ネジ加工を行う場合、ネジ切り用のタップ（工具）が把持されたタップコレットを嵌着するホルダー本体と、ホルダー本体を工作機械の主軸に着脱自在に装着するシャンクで構成されるタップホルダーが使用される。

現在の工作機械は、主軸の回転と送り速度の制御を同期させている。例えば、ネジ加工の回転から停止までの間、主軸の回転と主軸の送り速度を１回転あたり１．２７ｍｍなどとする同期制御を行なっている。同期制御のない工作機械では、主軸を停止する場合、慣性があるため主軸は、主軸の送り量より多く回転した後に停止する。そのためタップホルダーには、送り量と回転のずれを補正する意味で軸方向に伸縮させる伸縮機能が付いていた。

このため、工作機械に同期制御を備えるなら、タップホルダーには伸縮機能が必要ないと思われてきた。しかし、工作機械は経年変化や精度の低下などにより微少なズレが生じるので、主軸の回転と主軸の送り速度を完全に同期することは難しいことが知られるようになってきた。すなわち軸方向に伸縮させる機能のないタップホルダーでネジ加工すると、タップの折損やネジ山の精度に低下につながる場合がある。そのため、従来のように大きな伸縮量は不要であるが、軸方向に微小な伸縮（０．１〜０．５ｍｍ）が可能なタップホルダーが求められている。

特許文献１には、シャンクとタップホルダー本体との間に、タップホルダー本体を軸方向の相反する方向に付勢して、付勢力の釣り合う位置にタップホルダーを停止させる状態とする伸びばねと縮みばねを備え、タップ加工中に主軸送り誤差が発生し、送り量とタップのピッチが不一致になると、タップからの外力に反応してタップのピッチに一致させる方向に微小スライドさせるタップホルダーが示されている。しかしながら、伸びばねと縮みばねを必要とするなど構造が複雑である。

特開２００４−１４２０３３号公報

本発明の目的は、構造が簡単で伸縮量を調節でき、軸方向と回転方向のガタつきがなく、軸方向に微少伸縮が可能なタップホルダーを提供することにある。

本発明によるタップホルダーは、１側が円錐台状でタップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着され、他側が円周壁と底面を有するコップ状円筒部のシャンクと、円周壁とタップコレットを保持する底部を有するコップ状で、円周壁の外径が前記シャンク方向に向かって径小になっているコレットチャックと、軸方向１側の円柱部と、他側が前記円柱部より小径の円筒部からなり、前記円柱部と前記円筒部の境界部に全周方向の段付部が設けられ、他側内周部に前記コレットチャックの前記底部が着脱自在に取り付けられると共に、前記１側の円柱部が前記シャンク他側の内周壁に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、内周が前記タップホルダー本体の外周壁と螺合し、外周壁が前記シャンクの円周壁の内周と摺動可能に嵌合されるカラーと、前記タップホルダー本体と前記コレットチャックの１側の外周壁に螺合し、螺合によって前記コレットチャックを前記タップホルダー本体に締結するキャップと、を含み、前記シャンクの前記底面と衝合する前記タップホルダー本体の前記円柱部の１端の全周に沿って設けられた凹部には伸縮力調整用の円環状の弾性体が装着され、前記段付部と対向する前記カラーの１端の間には伸縮力調整用の円環状の弾性体と隙間調整用の調整座金が装着されていることを特徴とする。

また、本発明は、１側が円錐台状でタップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着され、他側が円周壁と底面を有するコップ状円筒部のシャンクと、円周壁とタップコレットを保持する底部を有するコップ状で、円周壁の外径が前記シャンク方向に向かって径小になっているコレットチャックと、軸方向の１側が円錐台状、中間部が円柱状で、他側が円周壁と底面を有するコップ状で前記円周壁の内周と底面に前記コレットチャックが着脱自在に取り付けられる延長本体と、軸方向１側の円柱部と、他側が前記円柱部より小径の円筒部からなり、前記円柱部と前記円筒部の境界部に全周方向の段付部が設けられ、他側内周部に前記延長本体の１側が着脱自在に取り付けられると共に、前記１側の円柱部が前記シャンク他側の内周壁に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、内周が前記タップホルダー本体の外周壁と螺合し、外周壁が前記シャンクの円周壁の内周と摺動可能に嵌合されるカラーと、前記延長本体の外周壁と前記コレットチャックの１側の外周壁に螺合し、螺合によって前記コレットチャックを前記延長本体に締結するキャップと、を含み、前記シャンクの前記底面と衝合する前記タップホルダー本体の前記円柱部の１端の全周に沿って設けられた凹部には伸縮力調整用の円環状の弾性体が装着され、前記段付部と対向する前記カラーの１端の間には伸縮力調整用の円環状の弾性体と隙間調整用の調整座金が装着されていることを特徴とする。

前記シャンクの前記底面には断面が四角形の凹部が設けられ、これに対向する前記タップホルダー本体の円柱部端面には、前記シャンクの前記底面に形成された前記凹部に嵌合する断面が四角形の突部が形成されていることを特徴とする。

前記タップホルダーは、前記シャンク軸芯のシャンク径大通油路から前記シャンク内を通過し円柱状の前記シャンクの内周面に開口するシャンク油孔に至るシャンク通油路と、前記シャンク油孔に対向するタップホルダー本体の前記円柱部外周上のタップホルダー油孔と、前記タップホルダー油孔から前記タップホルダー本体軸芯のタップホルダー径大通油路に繋がるタップホルダー通油路と、からなる軸芯給油通路を有することを特徴とする。

前記弾性体及び調整座金は、断面が円形、楕円形又は多角形の環状体であることを特徴とする。

本発明によるタップホルダーは以下の効果を有する。（１）微小伸縮を弾性体あるいは調整座金の種類、サイズを変更することにより個別に調整できる。（２）
シャンク底面の凹部と、これに対向するタップホルダー本体太径部端面の突部で構成されるトルク伝達法により、回転方向のガタが低減できる。（３）長さが異なる延長本体を各種用意することにより、タップホルダー全体の長さを変えることができる。（４）シャンク内のシャンク通油路により軸芯給油にも対応できる。

本発明による実施例１のタップホルダーの軸方向断面図である。 本発明による実施例２の延長本体を装着したタップホルダーの軸方向断面図である。 本発明による実施例３のシャンク通油路を有するタップホルダーの軸方向断面図である。 本発明による実施例４のタップコレットをコレットチャックに変えて装着するタップホルダーの断面図である。

以下、本発明のタップホルダーについて、図面を参照して詳しく説明する。
（実施例１）
図１は、本発明によるタップホルダーの実施例１の軸方向断面図である。図１に示すように、タップホルダー１００は、シャンク１と、コレットチャック１９を介してタップコレット２５が連結されるタップホルダー本体２を備える。シャンク１は、工作機械の主軸と結合される円錐台と、内部に底面を有する円筒部１６からなる。
コレットチャック１９は、円周壁とタップコレット２５を保持する底部を有するコップ状で、円周壁の外径が前記シャンク１方向に向かって径小になっている。
タップホルダー本体２は、軸方向１側の円柱部１７と、他側が円柱部１７より小径の円筒部１８からなり、円柱部１７と円筒部１８の境界部に全周方向の段付部２３が設けられている。タップホルダー本体２の円筒部１８の内周部にコレットチャック１９の底部が着脱自在に取り付けられると共に、１側の円柱部１７がシャンク１の他側の内周壁に摺動自在に挿入されている。

図１に示す通り、タップホルダー本体２の円筒部１８と嵌合するコレットチャック１９のタップコレット２５受入側の先端開放部は、内周部がコレットチャック１９の先端部外周と摺動可能に嵌合するとともに、タップホルダー本体２の円筒部１８の先端部外周と螺合してコレットチャック１９をタップホルダー本体２に締着させるようになっている。
タップホルダー本体２は、シャンク１の１側の内部に底面を有する円筒部１６に嵌着され、シャンク１の円筒部１６の底面と衝合するタップホルダー本体２の円柱部１７の端面の外周部には円周に沿って溝２４が設けられ、円環状の弾性体Ｂ８が嵌着されている。
また、タップホルダー本体２の円柱部１７と円筒部１８の境界の段付部２３には、円筒部１８の外周に沿って円環状の弾性体Ａ７と調整座金４が嵌着されている。

シャンク１の円筒部１６の開口側にはカラー３がねじ込まれ、カラー３の内周壁と円筒部１８の外周壁には隙間がありカラー３は円筒部１８に対して摺動可能である。カラー３の１端は、段付部２３で円環状の弾性体Ａ７とともに円筒部１８の外周に沿って嵌着された円環状の調整座金４と衝合するようになっており、カラー３の外周壁はシャンク１の円筒部１６の開口側の内周壁と螺合し、カラー３をねじ込むことによって調整座金４と弾性体Ａ７を介してタップホルダー本体２の段付部２３をシャンク１の円筒部１６の底面方向に押圧する。カラー３をねじ込んでタップホルダー本体２の段付部２３をシャンク１の円筒部１６の底面方向に押圧した後、カラー３は、シャンク１の円筒部１６に設けられた孔に螺合する止めネジ６で固定される。

弾性体Ａ７及び弾性体Ｂ８は、金属製又は樹脂製で円環をなし、断面は円形、長円形又は多角形のものが選択できる。調整座金４は、金属製で円環をなし、断面は四角形であるが、これに限られるものではない。
実施例１では、弾性体Ａ７及び弾性体Ｂ８としてステンレス製で断面直径が０．５ｍｍの円形リングを採用した。
また、調整座金４としては、同じくステンレス製で断面サイズが０．３×０．５ｍｍの長方形座金を採用した。

図１に示す通り、シャンク１の円筒部１６の底面には断面が四角形の凹部であるシャンク側トルク伝達部１０が設けられている。これと衝合するタップホルダー本体２の円柱部１７の端面には、シャンク１の底面に形成された凹部に嵌合する断面が四角形の突部のタップホルダー本体側トルク伝達部１１が形成されており、シャンク１側トルク伝達部１０にタップホルダー本体側トルク伝達部１１が嵌合することによりシャンク１のトルクが確実にタップホルダー本体２側に伝達されるようになっている。

（実施例２）
図２は、本発明による延長本体を装着したタップホルダーの実施例２の軸方向断面図である。
実施例２は、実施例１のタップホルダー１００のタップホルダー本体２とコレットチャック１９の間に延長本体２２を挿入したものであり、延長本体２２以外の構成は実施例１と同じであるため、説明は省略する。
延長本体２２は、軸方向の１側が円錐台状、中間部が円柱状で、他側が円周壁と底面を有するコップ状で円周壁の内周と底面にコレットチャック１９が着脱自在に取り付けられる。
延長本体２２がタップホルダー本体２と嵌合する円錐台側の端面には、シャンク１の底面に形成された凹部とタップホルダー本体２の円柱部１７の端面に形成されたトルク伝達部１０，１１と同様のトルク伝達部１５が形成されてトルクが確実に伝達されるようになっている。

従来の延長本体は、延長本体がタップホルダー本体２と嵌合するタップホルダー本体２先端部のテーパー部の摩擦抵抗によってトルク伝達がされていたため、トルク伝達能力の不足を補うために、タップホルダー本体２と嵌合する延長本体のサイズを一段小さい物にしていたが、本発明のトルク伝達部１５により確実にトルクを伝えることが出来るようになり、元のサイズと同じものが使用できるようになった。

（実施例３）
図３は、本発明によるシャンク通油路を有するタップホルダーの軸方向断面図である。
実施例３は、実施例１のタップホルダー１００のタップホルダー本体２に軸芯給油路を設けたものであり、軸芯給油路以外の構成は実施例１と同じであるため、説明は省略する。
実施例３のタップホルダーは、シャンク軸芯のシャンク径大通油路２６からシャンク１内を通過し円筒部１６の内周面に開口するシャンク油孔２７に至るシャンク通油路２８と、シャンク油孔２７に対向するタップホルダー本体２の円柱部１７外周上のタップホルダー油孔２９と、タップホルダー油孔２９からタップホルダー本体２軸芯のタップホルダー径大通油路３０に繋がるタップホルダー通油路３１と、からなる軸芯給油通路を有する。
（実施例４）
図４は、本発明によるタップホルダーに、タップが簡単に脱着出来るタップコレット５０をコレットチャック１９に変えて装着する実施例４を示す。タップコレット５０のタップホルダー本体２への取り付けに関しては、図４の様なクランプボルト５１による方法の他、鋼球とばねによる自動クランプなどの方法も実施できる。

以下、本発明によるタップホルダー１００の微小伸縮調整法及びその効果、及び、シャンク内通油の効果について説明する。
本発明によるタップホルダー１００では、タップコレット２５の荷重変動に伴ってタップホルダー本体２が軸方向上下に微小スライドする場合、ホルダー本体２とシャンク１の間に挿入された弾性体Ｂ８、及びホルダー本体２とカラー３の１端面の間に挿入された弾性体Ａ７によって荷重変動と均衡する方向にホルダー本体２およびタップコレット２５を微小スライドさせる。
即ち、ホルダー本体２がシャンク１から引き離されるように伸びる場合は、弾性体Ａ７に反発力が発生してホルダー本体２がシャンク１に接近するようにし、逆に、ホルダー本体２がシャンク１に接近するように縮む場合は、弾性体Ｂ８に反発力が発生してホルダー本体２がシャンク１から引き離されるようにして、常にタップコレット２５を均衡位置に戻すように作用する。
弾性体Ａ、Ｂの反発力は、弾性体Ａ、Ｂの材質、弾性係数、直径などのサイズによって変更することが出来る。
材質としては、金属、プラスチックなどが適用できる。

本発明のタップホルダー１００では、弾性体Ａ、Ｂによる伸縮力（反発力）とともに、調整座金４により微小伸縮量を調整することが出来る。
図１に示す通り、弾性体Ａ７とカラー３の１端面の間に調整座金４を挿入すると、ホルダー本体２がシャンク１から引き離されるように伸びる場合の伸び量の隙間１２、及びホルダー本体２がシャンク１に接近するように縮む場合の縮み量の隙間１３が変更可能であるため伸縮量が変更可能となる。
伸縮量は、調整座金４の厚みを変更することにより変更可能である。実施例では以下のものを採用している。

本発明によるタップホルダーでは、微小伸縮力（反発力）を弾性体Ａ、Ｂの材質、サイズ、あるいは、同じ材質でも弾性係数を変更することで簡単に変更することが出来る。
また、微小伸縮量は、調整座金４のサイズを変更することにより伸び量の隙間１２、縮み量の隙間１３が変るため変更可能である。
本発明のタップホルダーでは、図１に示す通り、シャンク１の円筒部１６の底面に断面が四角形の凹部であるシャンク側トルク伝達部１０が設けられている。これと衝合するタップホルダー本体２の円柱部１７の端面には、シャンク１の底面に形成された凹部に嵌合する断面が四角形の突部のタップホルダー本体側トルク伝達部１１が形成されており、シャンク１側トルク伝達部１０にタップホルダー本体側トルク伝達部１１が嵌合することによりシャンク１のトルクが確実にタップホルダー本体２側に伝達されるようになっている

また、本発明のタップホルダーでは、ホルダー本体２とコレットチャック１９の間に延長本体を装着することによりタップホルダー全体の長さを変えることができる。
長さが異なる延長本体を各種用意することにより、タップホルダー全長を変える自由度が大きく増すことになる。
本発明のシャンク内には、シャンク軸芯のシャンク径大通油路２６からシャンク１内を通過し円筒部１６の内周面に開口するシャンク油孔２７に至るシャンク通油路２８と、シャンク油孔２７に対向するタップホルダー本体２の円柱部１７外周上のタップホルダー油孔２９と、タップホルダー油孔２９からタップホルダー本体２軸芯のタップホルダー径大通油路３０に繋がるタップホルダー通油路３１と、からなる軸芯給油通路が設けられており、この通油路により切削油の圧力を各段に高めることが出来るため、切削油を十分に噴出させることによりタップ下穴に残留している切削屑をタップ立て作業前に自動的に排除することが出来る。更にこの給油路は、構造が非常に簡単であるため、製作が容易という利点がある。

１ シャンク
２ タップホルダー本体
３ カラー
４ 調整座金
６ 止めネジ
７ 弾性体Ａ
８ 弾性体Ｂ
１０ シャンク側トルク伝達部
１１ 本体側トルク伝達部
１２ 伸び量の隙間
１３ 縮み量の隙間
１５ 延長本体用トルク伝達部
１６，１８ 円筒部
１７ 円柱部
１９ コレットチャック
２０ キャップ
２２ 延長本体
２３ 段付部
２４ 溝
２５、５０ タップコレット
２６ シャンク径大通油路
２７ シャンク油孔
２８ シャンク通油路
２９ タップホルダー油孔
３０ タップホルダー径大通油路
３１ タップホルダー通油路
５１ クランプボルト
１００ タップホルダー

Claims (5)

1. １側が円錐台状でタップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着され、他側が円周壁と底面を有するコップ状円筒部のシャンクと、
   円周壁とタップコレットを保持する底部を有するコップ状で、円周壁の外径が前記シャンク方向に向かって径小になっているコレットチャックと、
   軸方向１側の円柱部と、他側が前記円柱部より小径の円筒部からなり、前記円柱部と前記円筒部の境界部に全周方向の段付部が設けられ、他側内周部に前記コレットチャックの前記底部が着脱自在に取り付けられると共に、前記１側の円柱部が前記シャンク他側の内周壁に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、
   内周が前記タップホルダー本体の外周壁と螺合し、外周壁が前記シャンクの円周壁の内周と摺動可能に嵌合されるカラーと、
   前記タップホルダー本体と前記コレットチャックの１側の外周壁に螺合し、螺合によって前記コレットチャックを前記タップホルダー本体に締結するキャップと、
   を含み、
   前記シャンクの前記底面と衝合する前記タップホルダー本体の前記円柱部の１端の全周に沿って設けられた凹部には伸縮力調整用の円環状の弾性体が装着され、
   前記段付部と対向する前記カラーの１端の間には伸縮力調整用の円環状の弾性体と隙間調整用の調整座金が装着されていることを特徴とするタップホルダー。
2. １側が円錐台状でタップ同期送り機構を有する工作機械の主軸に着脱自在に装着され、他側が円周壁と底面を有するコップ状円筒部のシャンクと、
   円周壁とタップコレットを保持する底部を有するコップ状で、円周壁の外径が前記シャンク方向に向かって径小になっているコレットチャックと
   軸方向の１側が円錐台状、中間部が円柱状で、他側が円周壁と底面を有するコップ状で前記円周壁の内周と底面に前記コレットチャックが着脱自在に取り付けられる延長本体と、
   軸方向１側の円柱部と、他側が前記円柱部より小径の円筒部からなり、前記円柱部と前記円筒部の境界部に全周方向の段付部が設けられ、他側内周部に前記延長本体の１側が着脱自在に取り付けられると共に、前記１側の円柱部が前記シャンク他側の内周壁に摺動自在に挿入されたタップホルダー本体と、
   内周が前記タップホルダー本体の外周壁と螺合し、外周壁が前記シャンクの円周壁の内周と摺動可能に嵌合されるカラーと、
   前記延長本体の外周壁と前記コレットチャックの１側の外周壁に螺合し、螺合によって前記コレットチャックを前記延長本体に締結するキャップと、
   を含み、
   前記シャンクの前記底面と衝合する前記タップホルダー本体の前記円柱部の１端の全周に沿って設けられた凹部には伸縮力調整用の円環状の弾性体が装着され、
   前記段付部と対向する前記カラーの１端の間には伸縮力調整用の円環状の弾性体と隙間調整用の調整座金が装着されていることを特徴とするタップホルダー。
3. 前記シャンクの前記底面には断面が四角形の凹部が設けられ、これに対向する前記タップホルダー本体の円柱部端面には、前記シャンクの前記底面に形成された前記凹部に嵌合する断面が四角形の突部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタップホルダー。
4. 前記タップホルダーは、前記シャンク軸芯のシャンク径大通油路から前記シャンク内を通過し円柱状の前記シャンクの内周面に開口するシャンク油孔に至るシャンク通油路と、
   前記シャンク油孔に対向するタップホルダー本体の前記円柱部外周上のタップホルダー油孔と、
   前記タップホルダー油孔から前記タップホルダー本体軸芯のタップホルダー径大通油路に繋がるタップホルダー通油路と、
   からなる軸芯給油通路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタップホルダー。
5. 前記弾性体及び調整座金は、断面が円形、楕円形又は多角形の環状体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタップホルダー。

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